(57)【要約】高圧縮比サイクルにて運転を行なう内燃機関の弁駆動装置であって、吸気弁７ａ，７ｂを開閉するための吸気カム５２ａおよび吸気カム５２ｂと、吸気カム５２ａによる吸気弁７ａ，７ｂの開閉時期と吸気カム５２ｂによる吸気弁７ａ，７ｂの開閉時期とをずらすことができる可変バルブタイミング装置７０とを備える。吸気カム５２ａおよび吸気カム５２ｂは、円形部とカムノーズ部とを含み、吸気カム５２ａのカムノーズ部および吸気カム５２ｂのカムノーズ部のうち少なくとも一方は、円形部と同心円状に形成されている同心円部を有する。
2011111236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を含む混合気がピストンにより圧縮されるときの実際の圧縮比よりも燃料が燃焼してピストンを押圧するときの膨張比を大きくすることができる内燃機関の弁駆動装置であって、
吸気弁を開閉するための第１の吸気カムおよび第２の吸気カムと、
第１の吸気カムによる吸気弁の開閉時期および第２の吸気カムによる吸気弁の開閉時期のうち、少なくとも一方の開閉時期を変更する可変バルブタイミング装置とを備え、
吸気弁は、第１の吸気カムおよび第２の吸気カムに駆動されることにより開閉するように形成されており、
可変バルブタイミング装置は、第１の吸気カムによる吸気弁の開閉時期と第２の吸気カムによる吸気弁の開閉時期とをずらすことができるように形成されており、
第１の吸気カムおよび第２の吸気カムは、断面形状がほぼ円形の円形部と、円形部から突出し、吸気弁を駆動させるための膨らみ部とを含み、
第１の吸気カムの膨らみ部および第２の吸気カムの膨らみ部のうち少なくとも一方は、円形部と同心円状に形成されている同心円部を有し、同心円部にて吸気弁を開いている期間において吸気弁の移動量がほぼ一定に保たれることを特徴とする、内燃機関の弁駆動装置。
【請求項２】
第１の吸気カムの膨らみ部および第２の吸気カムの膨らみ部は、同心円部を有し、
第１の吸気カムおよび第２の吸気カムは、第１の吸気カムの同心円部により駆動される吸気弁の移動量と第２の吸気カムの同心円部により駆動される吸気弁の移動量とがほぼ同じになるように形成されており、
第１の吸気カムによる吸気弁の開閉時期と第２の吸気カムによる吸気弁の開閉時期とが互いに異なるときに、第１の吸気カムの同心円部にて吸気弁を開いている期間と第２の吸気カムの同心円部にて吸気弁を開いている期間とが互いに重なることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の弁駆動装置。
【請求項３】
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出装置を備え、
内燃機関の運転状態を検出し、内燃機関の運転状態に応じて第１の吸気カムによる吸気弁の開閉時期と第２の吸気カムによる吸気弁の開閉時期とのずれ量を定めることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の弁駆動装置。
【請求項４】
１つの気筒に第１の吸気弁および第２の吸気弁が配置されている内燃機関の弁駆動装置であって、
第１の吸気カムと第１の吸気弁との間に介在し、第１の吸気カムの駆動力を第１の吸気弁に伝達する第１の伝達部材と、
第２の吸気カムと第２の吸気弁との間に介在し、第２の吸気カムの駆動力を第２の吸気弁に伝達する第２の伝達部材と、
第１の伝達部材と第２の伝達部材とを連結および分離するための連結装置とを備え、
内燃機関の運転状態に応じて、第１の伝達部材と第２の伝達部材とを連結または分離することを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の弁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の弁駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術においては、燃料および空気の混合気を圧縮する時の実際の圧縮比よりも、燃料が燃焼して膨張する時の膨張比を大きくする内燃機関が知られている。この内燃機関では、圧縮比が高いと生じる異常燃焼を抑制しながら、熱効率の改善を図ることができる。たとえば、吸気バルブの閉じる時期をピストンが下死点に到達した後に所定量ずらすことで、気筒内において混合気を圧縮するときの実際の圧縮比を小さくすることが知られている。
特開２００４−１８３５１０号公報においては、過給機を備え、圧縮比に対して膨張比を大きく設定した高膨張比サイクルエンジンに関して、エンジンが低中速域および低負荷域で運転され、かつエンジンが加速過渡時であると判定されると、可変バルブタイミング機構の作動を制御して、排気弁の開弁時期を進角させ、排気ブローダウンエネルギーを増大させることが開示されている。
特開平６−３３７１４号公報においては、エンジンに備えられた吸気弁または排気弁と、低速用カムと、高速用カムと、低速用カムに駆動され得るとともに、上記弁を駆動するメインロッカーアームと、高速用カムに駆動されるサブロッカーアームとを備える可変バルブタイミング機構付き動弁構造が開示されている。この動弁構造は、サブロッカーアームをメインロッカーアームに連係させない非連係モードと、連係させる連係モードとを切り換えるモード切り替え手段とを備えることが開示されている。
特開２００８−１４１９１号公報においては、バルブの開弁特性を連続的に変更可能な可変動弁装置において、揺動カムアームから駆動カムの入力を受ける入力アームと、入力アームから受ける駆動カムの入力をバルブに伝達する伝達アームとを備え、バルブのリフト動作の実行および休止を切り替えるための切り替え手段としてカム結合機構を備える可変動弁装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１８３５１０号公報
【特許文献２】特開平６−３３７１４号公報
【特許文献３】特開２００８−１４１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特開平６−３３７１４号公報に開示されている動弁構造においては、低速用カムは低速運転に対応した弁の開閉タイミングを得るカムプロファイルを有し、高速用カムは高速運転に対応した弁の開閉タイミングを得るカムプロファイルを有し、高速カムと低速用カムとのうちのいずれかを選択して使用している。この装置においては、開閉弁は、低速用カムまたは高速用カムのいずれか一方のカムにより駆動され、徐々にバルブの開閉時期を変更することができないという問題があった。すなわち、連続的にバルブの開口時間を変更することができないという問題があった。
上記の特開２００４−１８３５１０号公報に開示されている動弁構造についても同様に、吸気弁早閉じに対応したカムプロファイルを有する一方のカムと、一方のカムよりも開弁時期を遅角させるようなカムプロファイルを有する他方のカムとにより開閉弁が駆動され、開閉弁を駆動するときには、片方のカムにより開閉弁が駆動される。このために、開閉弁の開閉時期を徐々に変更することができないという問題があった。
ところで、内燃機関の吸気行程においては、吸気損失と言われる損失が発生する。この損失は、ポンピングロスとも言われ、空気または混合気を燃焼室に取り込むときに生じるエネルギー損失に相当する。この損失が大きくなると、燃料消費量が大きくなったり内燃機関の出力が小さくなったりする。
上記の特開２００８−１４１９１号公報に開示されている可変動弁装置においては、第１バルブのみの開弁特性を可変に制御し、第２バルブの開弁特性を一定にすることが開示されている。この装置においては、２つの弁のうち少なくとも一方が開いている時間を長くすることができる。ところが、この装置においては、片方の弁のみが開いている時間が長いために、吸気損失が大きくなり、燃料消費量の向上と出力の向上とを両立させることが難しかった。
本発明は、吸気損失の小さな内燃機関の弁駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内燃機関の弁駆動装置は、燃料を含む混合気がピストンにより圧縮されるときの実際の圧縮比よりも燃料が燃焼してピストンを押圧するときの膨張比を大きくすることができる内燃機関の弁駆動装置であって、吸気弁を開閉するための第１の吸気カムおよび第２の吸気カムと、第１の吸気カムによる吸気弁の開閉時期および第２の吸気カムによる吸気弁の開閉時期のうち、少なくとも一方の開閉時期を変更する可変バルブタイミング装置とを備える。吸気弁は、第１の吸気カムおよび第２の吸気カムに駆動されることにより開閉するように形成されている。可変バルブタイミング装置は、第１の吸気カムによる吸気弁の開閉時期と第２の吸気カムによる吸気弁の開閉時期とをずらすことができるように形成されている。第１の吸気カムおよび第２の吸気カムは、断面形状がほぼ円形の円形部と、円形部から突出し、吸気弁を駆動させるための膨らみ部とを含む。第１の吸気カムの膨らみ部および第２の吸気カムの膨らみ部のうち少なくとも一方は、円形部と同心円状に形成されている同心円部を有し、同心円部にて吸気弁を開いている期間において吸気弁の移動量がほぼ一定に保たれる。
上記発明においては、第１の吸気カムの膨らみ部および第２の吸気カムの膨らみ部は、同心円部を有し、第１の吸気カムおよび第２の吸気カムは、第１の吸気カムの同心円部により駆動される吸気弁の移動量と第２の吸気カムの同心円部により駆動される吸気弁の移動量とがほぼ同じになるように形成されており、第１の吸気カムによる吸気弁の開閉時期と第２の吸気カムによる吸気弁の開閉時期とが互いに異なるときに、第１の吸気カムの同心円部にて吸気弁を開いている期間と第２の吸気カムの同心円部にて吸気弁を開いている期間とが互いに重なることが好ましい。
上記発明においては、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出装置を備え、内燃機関の運転状態を検出し、内燃機関の運転状態に応じて第１の吸気カムによる吸気弁の開閉時期と第２の吸気カムによる吸気弁の開閉時期とのずれ量を定めることが好ましい。
上記発明においては、１つの気筒に第１の吸気弁および第２の吸気弁が配置されている内燃機関の弁駆動装置であって、第１の吸気カムと第１の吸気弁との間に介在し、第１の吸気カムの駆動力を第１の吸気弁に伝達する第１の伝達部材と、第２の吸気カムと第２の吸気弁との間に介在し、第２の吸気カムの駆動力を第２の吸気弁に伝達する第２の伝達部材と、第１の伝達部材と第２の伝達部材とを連結および分離するための連結装置とを備え、内燃機関の運転状態に応じて、第１の伝達部材と第２の伝達部材とを連結または分離することが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、吸気損失の小さな内燃機関の弁駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における内燃機関の概略図である。
【図２】実施の形態１における弁駆動装置の概略斜視図である。
【図３】実施の形態１における弁駆動装置の概略分解斜視図である。
【図４】実施の形態１における弁駆動装置の第１の概略断面図である。
【図５】実施の形態１における弁駆動装置の第２の概略断面図である。
【図６】実施の形態１における弁駆動装置の吸気カムの概略断面図である。
【図７】実施の形態１における吸気カムのカムリフト量のグラフである。
【図８】実施の形態１における吸気弁の開閉時期を変更する可変バルブタイミング装置の概略断面図である。
【図９】実施の形態１における可変バルブタイミング装置による吸気弁の開閉時期の変化を説明するグラフである。
【図１０】実施の形態１における弁駆動装置により吸気弁を駆動したときの弁リフト量の第１のグラフである。
【図１１】実施の形態１における弁駆動装置により吸気弁を駆動したときの弁リフト量の第２のグラフである。
【図１２】比較例の弁駆動装置の吸気カムの概略断面図である。
【図１３】比較例の弁駆動装置の吸気カムのカムリフト量のグラフである。
【図１４】第１の比較例の弁駆動装置により吸気弁を駆動したときの弁リフト量のグラフである。
【図１５】第２の比較例の弁駆動装置により吸気弁を駆動したときの弁リフト量のグラフである。
【図１６】実施の形態２における弁駆動装置の概略分解斜視図である。
【図１７】実施の形態２における弁駆動装置のロッカーアームの部分の概略分解斜視図である。
【図１８】実施の形態２における弁駆動装置の一方のロッカーアームと他方のロッカーアームとを結合する連結装置の第１の概略断面図である。
【図１９】実施の形態２における弁駆動装置の一方のロッカーアームと他方のロッカーアームとを結合する連結装置の第２の概略断面図である。
【図２０】実施の形態２の弁駆動装置において、一方のロッカーアームと他方のロッカーアームとを分離したときの吸気弁の弁リフト量のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１
図１から図１５を参照して、実施の形態１における内燃機関の弁駆動装置について説明する。本実施の形態においては、火花点の火式内燃機関を例に取り上げて説明する。また、開閉弁のうち吸気弁を駆動する弁駆動装置を例に取り上げて説明する。
図１は、本実施の形態における内燃機関の概略図である。内燃機関は、機関本体１を備える。本実施の形態における機関本体１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とを含む。シリンダブロック２には穴部が形成され、穴部の内部にピストン４が配置されている。ピストン４は、それぞれの気筒ごとに配置されている。ピストン４の冠面と穴部とに囲まれる空間により燃焼室５が形成されている。
シリンダヘッド３は、燃焼室５に通じる機関吸気通路としての吸気ポート８を有する。シリンダヘッド３は、燃焼室５に通じる機関排気通路としての排気ポート１０を有する。機関吸気通路は、燃焼室５に空気または燃料と空気との混合気を供給するための通路である。機関排気通路は、燃焼室５における燃料の燃焼により生じた排気ガスを排出するための通路である。吸気弁７ａは吸気ポート８の端部に配置され、燃焼室５に連通する機関吸気通路を開閉可能に形成されている。排気弁９ａは、排気ポート１０の端部に配置され、燃焼室５に連通する機関排気通路を開閉可能に形成されている。シリンダヘッド３には、点火装置としての点火プラグ６が固定されている。点火プラグ６は、燃焼室５にて燃料を点火するように形成されている。
吸気ポート８は、吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結されている。吸気枝管１１には、吸気ポート８内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁１３が配置されている。燃料噴射弁１３は、この形態に限られず、燃焼室５の内部に直接的に燃料を噴射するように配置されていても構わない。サージタンク１２は、吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結されている。吸気ダクト１４の内部には、アクチュエータ１６によって駆動されるスロットル弁１７が配置されている。また、吸気ダクト１４の内部には、吸入空気量を検出するための吸入空気量検出器１８が配置されている。
燃料噴射弁１３は、燃料供給管２６により燃料タンク２２に接続されている。燃料供給管２６の途中には、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２４が配置されている。本実施の形態においては、燃料タンク２２にはガソリンが貯留されている。燃料タンク２２内に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ２４が駆動することにより、燃料供給管２６を通じて燃料噴射弁１３に供給される。
一方で、排気ポート１０は、排気マニホールド１９を介して、例えば三元触媒を内蔵した触媒コンバータ２０に連結されている。機関吸気通路、燃焼室、または機関排気通路に供給された排気ガスの空気および燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）と称すると、触媒コンバータ２０の上流側の機関排気通路内には、排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ２１が配置されている。
本実施の形態における内燃機関は、制御装置を備える。本実施の形態における制御装置は、電子制御ユニット３０を含む。電子制御ユニット３０は、デジタルコンピュータを含む。電子制御ユニット３０は、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４を備える。電子制御ユニット３０は、双方向性バス３１に接続されている入力ポート３５および出力ポート３６を備える。
吸入空気量検出器１８の出力信号および空燃比センサ２１の出力信号は、それぞれが対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル４０には、アクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続されている。負荷センサ４１の出力信号は、対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に、入力ポート３５には、クランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。クランク角センサ４２の出力により、機関本体１の回転数を検出することができる。
一方で、出力ポート３６は、対応する駆動回路３８を介して点火プラグ６、燃料噴射弁１３、燃料ポンプ２４およびアクチュエータ１６に接続されている。本実施の形態における電子制御ユニット３０は、燃料噴射制御や点火制御を行うように形成されている。
図２に、本実施の形態における弁駆動装置の概略斜視図を示す。図３に、本実施の形態における弁駆動装置の概略分解斜視図を示す。図２および図３を参照して、本実施の形態における内燃機関は、１つの気筒に対して複数の吸気弁を備える。また、１つの気筒に対して複数の排気弁を備える。本実施の形態においては、１つの気筒に対して２つの吸気弁７ａ，７ｂおよび２つの排気弁９ａ，９ｂが配置されている。それぞれの吸気弁７ａ，７ｂおよび排気弁９ａ，９ｂは、図示しない弾性部材により、弁が閉じる方向に付勢されている。
弁駆動装置は、吸気カムシャフト５１に支持されている第１の吸気カムとしての吸気カム５２ａを備える。吸気カム５２ａは、吸気カムシャフト５１と一体的に回転するように形成されている。吸気カムシャフト５１は、気筒の内部に配置されているピストン４の動きと連動して回転するように形成されている。
弁駆動装置は、吸気カム５２ａ，５２ｂの駆動力を吸気弁７ａ，７ｂに伝達する伝達部材としてのロッカーアーム５５を備える。ロッカーアーム５５は、ロッカーシャフト６０により支持されている。ロッカーアーム５５は、支持棒としてのロッカーシャフト６０の中心軸の周りに揺動するように形成されている。ロッカーアーム５５は、吸気弁７ａ，７ｂを押圧するための押圧部５８ａ，５８ｂを有する。本実施の形態における押圧部５８ａ，５８ｂは、吸気弁７ａ，７ｂの真上に配置されている。ロッカーアーム５５は、ローラ５６を含む。ローラ５６は、回転可能なようにロッカーアーム本体に支持されている。吸気カム５２ａは、ローラ５６に接触している。
本実施の形態における弁駆動装置は、排気弁９ａ，９ｂを駆動するための排気カム５４ａ，５４ｂを有する。排気カム５４ａ，５４ｂは、カムノーズ部を有し、排気弁９ａ，９ｂを押圧するように配置されている。排気カム５４ａ，５４ｂは、排気カムシャフト５３に支持されている。排気カム５４ａ，５４ｂは、排気カムシャフト５３と一体的に回転するように形成されている。排気カムシャフト５３は、気筒の内部に配置されているピストン４の動きと連動して回転するように形成されている。
本実施の形態における弁駆動装置は、吸気弁７ａ，７ｂを駆動する第２の吸気カムとしての吸気カム５２ｂを備える。本実施の形態における吸気カム５２ｂは、排気カムシャフト５３に支持されている。吸気カム５２ｂは、排気カムシャフト５３と一体的に回転するように形成されている。
本実施の形態におけるロッカーアーム５５は、排気カムシャフト５３に配置されている吸気カム５２ｂに向かって延びる延長部５７を有する。本実施の形態における延長部５７は、棒状に形成されている。延長部５７は、先端が吸気カム５２ｂに接触している。本実施の形態においては、延長部５７は、吸気カム５２ｂの上側の表面を押圧しながら接触している。このように、本実施の形態におけるロッカーアーム５５は、ロッカーアーム５５が揺動する時の一方の側に延長部５７が形成され、他方の側に押圧部５８ａ，５８ｂおよびローラ５６が形成されている。
本実施の形態においては、２つの排気カム５４ａ，５４ｂ同士の間に、第２の吸気カムとしての吸気カム５２ｂが配置されているが、この形態に限られず、吸気カム５２ｂは、２つの排気カム５４ａ，５４ｂの外側の領域に配置されていても構わない。
図２を参照して、本実施の形態における弁駆動装置は、吸気カム５２ａによる吸気弁７ａ，７ｂの開閉時期を変更する可変バルブタイミング装置７０を備える。可変バルブタイミング装置７０は、ピストン４の動きまたはクランク角度に対して吸気弁の開閉時期を変更することができるように形成されている。本実施の形態における可変バルブタイミング装置７０は、吸気カムシャフト５１に接続されている。本実施の形態における可変バルブタイミング装置７０は、クランク角度に対する吸気カム５２ａの位相を変更することができるように形成されている。
図４に、本実施の形態における弁駆動装置の第１の概略断面図を示す。図４は、図２におけるＡ−Ａ線に沿って切断した時の概略断面図である。図４は、吸気弁７ａと排気弁９ａに沿って切断したときの概略断面図である。
本実施の形態においては、クランクシャフトの回転力により、吸気カムシャフト５１が回転する。吸気カムシャフト５１が回転することにより、吸気カム５２ａが回転する。吸気カム５２ａは、膨らみ部としてのカムノーズ部６１ｂを有する。カムノーズ部６１ｂが、ローラ５６を介してロッカーアーム５５を押圧することにより、ロッカーアーム５５が揺動する。ロッカーアーム５５が揺動することにより、押圧部５８ａが吸気弁７ａを押圧して、吸気弁７ａが開いた状態になる。また、ロッカーアーム５５が揺動することにより、押圧部５８ｂが吸気弁７ｂを押圧して、吸気弁７ｂが開いた状態になる（図１および図２参照）。
一方で、たとえば、クランクシャフトの回転力により、排気カムシャフト５３が回転する。排気カムシャフト５３が回転することにより、排気カム５４ａが回転する。排気カム５４ａのカムノーズ部が排気弁９ａを押圧することにより、排気弁９ａが開いた状態になる。同様に、排気カム５４ｂが回転することにより、排気弁９ｂを開くことができる（図１および図２参照）。
図５に、本実施の形態における弁駆動装置の第２の概略断面図を示す。図５は、図２におけるＢ−Ｂ線に沿って切断したときの概略断面図である。図５は、ロッカーアームの延長部の部分を切断したときの概略断面図である。
本実施の形態における吸気弁７ａ，７ｂは、第２の吸気カムとしての吸気カム５２ｂによっても駆動される。延長部５７は、吸気カム５２ｂの表面に当接している。排気カムシャフト５３が回転することにより、吸気カム５２ｂが回転する。吸気カム５２ｂは膨らみ部としてのカムノーズ部６１ｂを有する。吸気カム５２ｂのカムノーズ部６１ｂが延長部５７を押圧することにより、延長部５７が持ち上げられる。すなわち、ロッカーアーム５５が揺動する。延長部５７が持ち上げられることにより、ロッカーアーム５５の押圧部５８ｂが下側に押し下げられる。押圧部５８ｂが押し下げられることにより、吸気弁７ｂが押し下げられて開いた状態になる。また、ロッカーアーム５５が揺動することにより、押圧部５８ａが吸気弁７ａを押圧して、吸気弁７ａが開いた状態になる（図１および図２参照）。この様に、吸気カム５２ａ，５２ｂの作用により吸気弁７ａ，７ｂが駆動する。
前述の様に、本実施の形態における吸気弁７ａ，７ｂは、第１の吸気カムとしての吸気カム５２ａのみではなく、第２の吸気カムとしての吸気カム５２ｂによっても駆動される。本実施の形態の弁駆動装置においては、吸気弁７ａ，７ｂは、同時に開閉動作を行なう。
図６に、本実施の形態における弁駆動装置の吸気カムの概略断面図を示す。図６においては、第１の吸気カムとしての吸気カム５２ａを例に取り上げている。本実施の形態においては、第１の吸気カムと第２の吸気カムとの断面形状がほぼ同じになるように形成されている。吸気カムの断面形状は、この形態に限られず、第１の吸気カムおよび第２の吸気カムの断面形状が互いに異なっていても構わない。
吸気カム５２ａは、断面形状がほぼ円形の円形部６１ａと、円形部６１ａから突出し、吸気弁を駆動するための膨らみ部としてのカムノーズ部６１ｂとを有する。吸気カム５２ａの円形部６１ａは、吸気カムシャフト５１と同軸状に形成されている。また、吸気カム５２ｂの円形部６１ａは、排気カムシャフト５３と同軸状に形成されている。
本実施の形態におけるカムノーズ部６１ｂは、円形部６１ａと同心円状に形成されている同心円部６１ｃを有する。同心円部６１ｃは、カムノーズ部６１ｂの頂面に形成されている。同心円部６１ｃは、円形部６１ａの同心円１０１に含まれている。
図７に、本実施の形態における吸気カムのカムリフト量のグラフを示す。横軸は吸気カムの回転角度である。カムリフト量は、弁の移動量（弁リフト量）に対応する。図７のグラフにおいては、カムリフト量が実線で示され、カムリフト量の速度が破線で示され、カムリフト量の加速度が二点鎖線で示されている。また、吸気カムのカムノーズ部により、カムリフト量が生じる期間の半分の時点を一点鎖線の中央線１２１で示している。中央線１２１は、たとえばカムノーズ部が、同心円部を有しない場合にカムリフト量が最大になる点に対応する。
吸気カムの円形部６１ａの領域ではカムリフト量が零になる。カムリフト量は、カムノーズ部６１ｂの領域で、吸気カム５２ａの回転角度と共に上昇する。カムリフト量は、カムノーズ部６１ｂの同心円部６１ｃにおいて最大になる。カムノーズ部６１ｂの同心円部６１ｃの領域は、矢印１１２に示されている。同心円部６１ｃの領域では、カムリフト量がほぼ一定になる。すなわち、吸気弁の移動量がほぼ一定に維持される。また、同心円部６１ｃの領域では、カムリフト量の速度およびカムリフト量の加速度が零になる。
カムノーズ部６１ｂの揚程部の領域は、矢印１１１で示されている。この領域では、カムリフト量が上昇したり下降したりする。カムリフト量の上昇または下降に伴って、カムリフト量の速度および加速度が変化する。このように、本実施の形態における吸気カムのカムノーズ部には、カムリフト量がほぼ一定に保たれる同心円部が形成されている。
次に、本実施の形態における可変バルブタイミング装置について説明する。本実施の形態における可変バルブタイミング装置は、実際の圧縮作用の開始時期を変更可能に形成されている。可変バルブタイミング装置７０は、電子制御ユニット３０の出力ポート３６に接続され、電子制御ユニット３０により制御されている（図１参照）。
図８に、本実施の形態における可変バルブタイミング装置の概略図を示す。本実施の形態における可変バルブタイミング装置７０は、吸気カムシャフト５１の端部に取り付けられている（図２参照）。
本実施の形態における可変バルブタイミング装置７０は、機関本体のクランクシャフトに係合しているタイミングベルトにより矢印１１５の方向に回転するタイミングプーリ７１と、タイミングプーリ７１と共に回転する円筒状ハウジング７２とを備える。可変バルブタイミング装置７０は、吸気カムシャフト５１と共に回転し、かつ円筒状ハウジング７２に対して相対的な回転が可能な回転軸７３と、円筒状ハウジング７２の内周面から回転軸７３の外周面まで延びる複数個の仕切壁７４と、各仕切壁７４同士の間で、回転軸７３の外周面から円筒状ハウジング７２の内周面まで延びるベーン７５とを備えている。ベーン７５の両側には、それぞれ進角用の油圧室７６と遅角用の油圧室７７とが形成されている。
可変バルブタイミング装置は、それぞれの油圧室７６，７７に作動油を供給する供給装置を含む。供給装置は、作動油供給制御弁７８を含む。作動油供給制御弁７８は、油圧室７６，７７にそれぞれ連結された油圧ポート７９，８０と、油圧ポンプ８１から吐出された作動油の供給ポート８２と、一対のドレインポート８３，８４と、各ポート７９，８０，８２，８３，８４間の連通および遮断の制御を行うスプール弁８５とを含んでいる。
吸気カムシャフト５１に配置された吸気カム５２ａの位相を進角すべきときは、図８においてスプール弁８５を右方に移動する。供給ポート８２から供給された作動油が油圧ポート７９を介して進角用の油圧室７６に供給されると共に、遅角用の油圧室７７内の作動油がドレインポート８４から排出される。このとき回転軸７３は円筒状ハウジング７２に対して矢印１１５の方向に相対的に回転される。
これに対し、吸気カムシャフト５１に配置された吸気カム５２ａの位相を遅角すべきときは、図８においてスプール弁８５を左方に移動する。供給ポート８２から供給された作動油が油圧ポート８０を介して遅角用の油圧室７７に供給されると共に、進角用の油圧室７６内の作動油がドレインポート８３から排出される。このとき回転軸７３は円筒状ハウジング７２に対して矢印１１５と反対方向に相対的に回転される。
回転軸７３が円筒状ハウジング７２に対して相対的に回転しているときにスプール弁８５が中立位置に戻されることにより、回転軸７３の回転動作が停止する。回転軸７３は、そのときの位置に保持される。従って可変バルブタイミング装置７０によって、吸気カムシャフト５１に固定されている吸気カム５２ａの位相を所望の量だけ進角させることができる。または、吸気カム５２ａの位相を所望の量だけ遅角させることができる。
図９に、本実施の形態における可変バルブタイミング装置により吸気弁の開閉時期を変化させたときグラフを示す。このグラフでは、可変バルブタイミング装置が接続された１つの吸気カムにより吸気弁を駆動させた状態を示している。横軸がクランク角度であり、縦軸が弁の移動量としての弁リフト量である。
可変バルブタイミング装置を駆動することにより、矢印１１４に示すように、実線で示す吸気弁の開閉時期から破線で示す吸気弁の開閉時期まで変化させることができる。実線は可変バルブタイミング装置によって吸気カムの位相が最も進角されている状態を示しており、破線は吸気カムの位相が最も遅角されている状態を示している。吸気弁の開弁時期は実線で示す範囲と破線で示す範囲との間で任意に設定することができる。吸気弁の閉弁時期も符号Ｃで示す範囲内の任意のクランク角に設定することができる。
なお、可変バルブタイミング装置は、上記の実施の形態に限られず、弁の開閉時期を変更することができる任意の装置を採用することができる。
本実施の形態における内燃機関は、吸気弁を閉じる時期を遅らせることにより、燃料を含む混合気がピストンにより圧縮されるときの実際の圧縮比よりも燃料が燃焼してピストンを押圧するときの膨張比を大きくすることができる。すなわち、本実施の形態の内燃機関は、アトキンソンサイクル等の高膨張比サイクルによる燃料の燃焼を行なうことができる。
通常の圧縮比と称される変数は、内燃機関の構造により定まる。通常の圧縮比は、ピストンが上死点に到達したときの燃焼室の容量およびピストンの行程容積に依存して定まる。この圧縮比は、機械圧縮比とも言われる。内燃機関の機械圧縮比は、ピストンが上死点に到達したときの燃焼室の容量を単に燃焼室の容積と称すると、（圧縮比）＝（燃焼室の容積＋ピストンの行程容積）／（燃焼室の容積）で示される。
本実施の形態における内燃機関は、吸気弁を閉じる時期を遅らせることにより、圧縮行程において燃焼室が密閉された時の容積を小さくすることができる。吸気弁が開弁している間は圧縮作用が行なわれないために、実際の圧縮比を小さくすることができる。すなわち機械圧縮比よりも実際の圧縮比を小さくすることができる。ここで、実際の圧縮比は、（実際の圧縮比）＝（燃焼室の容積＋吸気弁が閉じた位置から上死点までのピストンの行程容積）／（燃焼室の容積）で示すことができる。
一方で、燃料が燃焼して膨張する時の膨張比は機械圧縮比と等しくなる。このように、機械圧縮比が高い内燃機関において、吸気弁を閉じる時期を遅らせる高膨張比制御を行なうことにより、燃焼室の圧力が高くなり過ぎて異常燃焼が発生することを抑制することができる。また、膨張比を大きくすることができて、熱効率を向上することができる。さらに、スロットル弁の開度を大きくすることができるために、吸気損失を低減することができる。
図２および図３を参照して、本実施の形態における可変バルブタイミング装置７０は、第１の吸気カムとしての吸気カム５２ａの位相を変更可能に形成されている。これに対して、第２の吸気カムとしての吸気カム５２ｂは、ピストンの動きまたはクランク角度に対して一定の位相で回転するように形成されている。本実施の形態におけるロッカーアーム５５は、吸気カム５２ａの駆動力および吸気カム５２ｂの駆動力を吸気弁７ａ，７ｂに伝達するように形成されている。本実施の形態における弁駆動装置は、吸気カム５２ａの作用による吸気弁７ａ，７ｂの開閉時期と吸気カム５２ｂの作用による吸気弁７ａ，７ｂの開閉時期とを互いにずらすことができる。また、吸気カム５２ａの作用による吸気弁７ａ，７ａｂの開閉時期を、連続的に徐々に変化させることができる。
本実施の形態における弁駆動装置は、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出装置を備える。運転状態検出装置により検出された運転状態に応じて、吸気カム５２ａの位相を変更するように形成されている。すなわち、運転状態に応じて、吸気カム５２ａによる吸気弁の開閉時期と吸気カム５２ｂによる吸気弁の開閉時期とのずれ量を定めるように形成されている。
図１を参照して、本実施の形態における運転状態検出装置は、内燃機関の負荷を検出することができる。内燃機関の負荷は、たとえば、アクセルペダル４０の踏み込み量を検出する負荷センサ４１の出力により推定することができる。または、スロットル弁１７の開度等から推定することができる。また、本実施の形態における運転状態検出装置は、内燃機関の機関回転数を検出することができる。機関回転数は、クランク角センサ４２の出力により検出することができる。
図１０に、本実施の形態の内燃機関が第１の運転制御を行なっているときの排気弁および吸気弁の駆動状態を説明するグラフを示す。横軸はクランク角度を示し、縦軸は弁リフト量を示す。図１０に示す例では、排気弁は、ピストンの下死点（ＢＤＣ）の少し前からほぼ上死点（ＴＤＣ）のクランク角度の範囲で開いている。
本実施の形態における第１の運転制御は、機関本体の負荷が大きく、機関回転数が低回転の場合に用いられる。第１の運転制御においては、可変バルブタイミング装置により、吸気カム５２ａの位相と吸気カム５２ｂの位相とがほぼ同じになるように制御されている。このため、吸気弁７ａ，７ｂの弁リフト量の変化は、一つの吸気カムにより駆動された場合とほぼ同じになる。
吸気行程では、ピストンがほぼ上死点の位置において、吸気弁を開弁させ、ピストンがほぼ下死点の位置において吸気弁を閉弁させている。２つの吸気弁７ａ，７ｂは、一つのロッカーアーム５５により駆動されているために、２つの吸気弁７ａ，７ｂは、ほぼ同時に開閉する。内燃機関の負荷が大きく機関回転数が低い場合には、吸気弁を早く閉じた方が多くの混合気または空気を取り込むことができる。このために、第１の運転制御においては、２つの吸気カム５２ａ，５２ｂの位相を一致させて、吸気弁を早く閉じる制御を行なっている。
図１１に、本実施の形態の内燃機関が第２の運転制御を行なっているときの排気弁および吸気弁の駆動状態を説明するグラフを示す。排気弁の駆動状態は、本実施の形態における第１の運転制御と同様である。第２の運転制御では、吸気弁を閉じる時期を遅らせる高膨張比制御を行っている。高膨張比制御は、低負荷のときに、全ての機関回転数の領域で行うことができる。
本実施の形態の第２の運転制御では、可変バルブタイミング装置により、吸気カム５２ａの位相を吸気カム５２ｂの位相よりも遅らせている。吸気カム５２ａにより駆動される吸気弁７ａ，７ｂの開閉時期を遅らせる制御を行っている。このために、吸気弁７ａ，７ｂは、開き始めるときには吸気カム５２ｂにより駆動され、その後に、吸気カム５２ａにより駆動される。吸気弁７ａ，７ｂを閉じる時期を遅くすることができる。この制御により、それぞれの気筒における実際の圧縮比を小さくできる一方で膨張比は大きな状態を維持できる。この結果、実際の圧縮比よりも膨張比を大きくすることができる。
次に、本実施の形態における第３の運転制御では、吸気カム５２ａの位相を吸気カム５２ｂの位相よりも遅らせる時に、たとえば、上記の第２の運転制御よりも小さく吸気カム５２ａの位相を遅らせる。第３の運転制御は、内燃機関が高負荷であり、および機関回転数が高回転の運転状態のときに採用することができる。機関回転数が高回転の場合には、吸気弁を遅く閉じることにより、空気の慣性を用いて燃焼室の内部に多くの混合気または空気を取り込むことができる。このために、高負荷および高回転領域においては、吸気カム５２ａの位相を遅らせる制御を行うことができる。吸気カム５２ａにより駆動される吸気弁７ａ，７ｂの開閉時期を遅らせる制御を行うことができる。
本実施の形態における内燃機関は、運転状態検出装置にて運転状態を検出して、徐々に運転制御を変化させることができる。または、運転状態を検出して、運転状態に応じた第１の吸気カムの作用による吸気弁の開閉時期と第２の吸気カムの作用による吸気弁の開閉時期とのずれ量を定めることができる。この制御により、内燃機関の運転状態に応じた最適のずれ量にて運転を行なうことができる。このため、吸気損失を低減しながら燃料消費量の抑制および出力の向上を図ることができる。
たとえば、内燃機関の機関回転数が低回転で、内燃機関の負荷が低負荷から高負荷に移行した場合には、上記の第２の運転制御から第１の運転制御に徐々に移行させることができる。または、たとえば、内燃機関が高負荷の場合に、機関回転数が徐々に上昇したときに、上記の第１の運転制御から上記の第３の運転制御に徐々に移行させることができる。
運転状態検出装置にて検出する運転状態としては、機関回転数および負荷に限られず、燃料の燃焼状態に影響する任意の変数を採用することができる。
本実施の形態における内燃機関は、両方の吸気弁が開いている期間を長くすることができるために、吸気損失を低減することができる。ここで、本実施の形態における比較例の弁駆動装置を例に取り上げて説明する。
図１２に、比較例の弁駆動装置の吸気カムの概略断面図を示す。比較例の吸気カム５２ａは、円形部６１ａと、カムノーズ部６１ｂを有する。カムノーズ部６１ｂは、同心円部を有しておらず、断面形状が略山形に形成されている。矢印１１１に示す領域は、カムリフト量が変化する揚程部の領域に相当する。
図１３に、比較例の吸気カムの回転角度とカムリフト量との関係を説明するグラフを示す。カムリフト量は、カムノーズ部６１ｂの頂点に至るまで単調に増加し、カムノーズ部６１ｂの頂点よりも後では単調に減少する。カムリフト量の速度およびカムリフト量の加速度は変動する。特に、カムリフト量の速度は、常に変化している。
図１４に、第１の比較例の弁駆動装置の吸気弁の動作を説明するグラフを示す。第１の比較例の弁駆動装置は、２つの吸気カムと２つの吸気弁とを備え、２つの吸気カムは共に比較例の吸気カムが用いられている。また、第１の比較例の弁駆動装置においては、一方の吸気カムが一方の吸気弁を駆動し、他方の吸気カムが他方の吸気弁を個別に駆動するように形成されている。すなわち、２つの吸気弁は、独立してそれぞれの吸気カムに駆動される。
図１４のグラフは、可変バルブタイミング装置により、第１の吸気カムの位相を第２の吸気カムの位相よりも遅らせたときの吸気弁の移動量のグラフである。第１の比較例の弁駆動装置においては、一つのカムが一つの吸気弁を駆動するために、２つの吸気弁７ａ，７ｂのうち、少なくとも一方が開いている期間は長くなる。ところが、一方の弁が開いており他方の弁が閉じている時期が長くなり、２つの弁が同時に開いている期間が短くなる。これに対して本実施の形態における弁駆動装置は、図１１を参照して、２つの吸気弁を開いている期間を長くすることができる。この結果、吸気損失を低減することができて、熱効率を向上させることができる。
特に、高膨張比制御においては、吸気弁が開放している期間の終端においても、複数の吸気弁が開いていることが好ましい。高膨張比制御においては、吸気弁を閉じる時期を遅くするために、燃焼室内に流入した混合気の一部を吸気ポートに吐き出しながらピストンが上昇する。この場合においても、複数の吸気弁が開いていることにより、ピストンを上昇させる力を小さくすることができて損失を小さくすることができる。
図１５に、第２の比較例の弁駆動装置の吸気弁の動作を説明するグラフを示す。第２の比較例の弁駆動装置は、本実施の形態における弁駆動装置の吸気カムを比較例の吸気カムに置き換えている。すなわち、２つの吸気弁７ａ，７ｂは、一つのロッカーアーム５５により駆動される。第２の比較例の弁駆動装置においては、第２の吸気カムによる吸気弁の駆動と、第１の吸気カムによる吸気弁の駆動との接続部分に段差が生じている。第２の吸気カムの作用により吸気弁が閉じる方向に移動している期間中に、第１の吸気カムの作用により吸気弁が開く方向に急転している。第２の比較例の装置においては、この時に吸気弁の動作に衝撃が生じる場合がある。また、騒音が生じたり、吸気弁の動作が不安定になったりする虞がある。
図１１を参照して、これに対して本実施の形態における弁駆動装置は、吸気カム同士の位相ずらしたときに、いずれかの位相差において、第１の吸気カムの同心円部にて吸気弁を開いている期間と、第２の吸気カムの同心円部にて吸気弁を開いている期間とが互いに重なるように形成されている。この構成により、吸気弁のリフト量が最大になるときに、吸気弁の弁リフト量をほぼ一定に保つことができる。このために、吸気弁の駆動において衝撃が生じることを抑制できる。
更に、本実施の形態においては、第１の吸気カムの位相を第２の吸気カムの位相よりも最大量までずらすことにより、第２の吸気弁の開閉時期に対する第１の吸気弁の開閉時期のずれ量が最大になる。この場合においても、本実施の形態における弁駆動装置は、第１の吸気カムの同心円部にて吸気弁を開いている期間と、第２の吸気カムの同心円部にて吸気弁を開いている期間とが重なるように形成されている。この構成を採用することにより、上記ずれ量を最大にした場合においても、吸気弁のリフト量の最大値をほぼ一定に保つことができて、吸気弁に生じる衝撃を抑制することができる。または、第１の吸気弁の開閉時期を任意のずれ量でずらした場合でも、吸気弁のリフト量の最大値をほぼ一定に保つことができる。
本実施の形態においては、１つの気筒に吸気弁が２つ配置されているが、この形態に限られず、吸気弁が１つであっても構わない。また、本実施の形態においては、２つの吸気カムにより吸気弁を駆動しているが、この形態に限られず、１つの気筒に対して複数の吸気カムが配置されていれば構わない。
さらに、本実施の形態においては、第１の吸気カムに、可変バルブタイミング装置が接続され、第１の吸気カムの位相が可変になり、第１の吸気弁の開閉時期がずれるように形成されているが、この形態に限られず、第１の吸気カムおよび第２の吸気カムのうち、少なくとも一方に、可変バルブタイミング装置が接続されていれば構わない。または、内燃機関は、第１の吸気カムによる吸気弁の開閉時期と第２の吸気カムによる開閉時期とを互いにずらすことができるように形成されていれば構わない。
また、本実施の形態においては、第１の吸気カムが吸気カムシャフトに配置され、第２の吸気カムが排気カムシャフトに配置されているが、この形態に限られず、第１の吸気カムおよび第２の吸気カムは、気筒内のピストンの動きに連動して回転する任意の軸に配置することができる。また、弁駆動装置は、吸気カムがロッカーアームなどの伝達部材を介して吸気弁を駆動する形態に限られず、吸気カムが直接的に吸気弁を駆動するように形成されていても構わない。
また、本実施の形態においては、第１の吸気カムの膨らみ部および第２の吸気カムの膨らみ部の両方に、同心円部が形成されているが、この形態に限られず、少なくとも一方の吸気カムに同心円部が形成されていれば構わない。
実施の形態２
図１６から図２０を参照して、実施の形態２における内燃機関の弁駆動装置について説明する。本実施の形態における弁駆動装置は、吸気カムの駆動力を吸気弁に伝達する伝達部材としてのロッカーアームの構造が実施の形態１と異なる。
図１６に、本実施の形態における弁駆動装置の概略分解斜視図を示す。本実施の形態における弁駆動装置は、第１の伝達部材としてのロッカーアーム５５ａと、第２の伝達部材としてのロッカーアーム５５ｂとを備える。ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂは、独立してロッカーシャフト６０を揺動中心として揺動可能に形成されている。本実施の形態における第１の吸気カムとしての吸気カム５２ａおよび第２の吸気カムとしての吸気カム５２ｂは、断面形状において円形部および膨らみ部を有し、膨らみ部が同心円部を有するように形成されている。
ロッカーアーム５５ａは、ローラ５６と押圧部５８ａとを含む。ロッカーアーム５５ｂは、延長部５７と押圧部５８ｂとを含む。吸気カム５２ａは、吸気カムシャフト５１に固定されている。吸気カムシャフト５１には、図示しない可変バルブタイミング装置が接続されている。
吸気カム５２ａは、ローラ５６を介してロッカーアーム５５ａを押圧する。ロッカーアーム５５ａが吸気弁７ａを押圧することにより吸気弁７ａが開くことができるように形成されている。一方で、排気カムシャフト５３に取り付けられた吸気カム５２ｂは、ロッカーアーム５５ｂを押圧することにより、ロッカーアーム５５ｂを揺動させる。ロッカーアーム５５ｂが揺動して、吸気弁７ｂを押圧することにより吸気弁７ｂが開くことができるように形成されている。
図１７に、本実施の形態における弁駆動装置のロッカーアームの部分を分解したときの概略斜視図を示す。図１８に、ロッカーアームとロッカーアームを揺動させるためのロッカーシャフトとを切断したときの第１の概略断面図を示す。
図１７および図１８を参照して、本実施の形態における弁駆動装置は、ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとを連結および分離するための連結装置を含む。本実施の形態における連結装置は、ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとを一体的に揺動するように連結するためのロックピン６３を含む。本実施の形態における連結装置は、ロックピン６３を押圧するスライダー６２と、ロックピン６３およびスライダー６２を付勢するリターンスプリング６４とを含む。
ロッカーアーム５５ａには、穴部６５ａが形成されている。ロッカーアーム５５ｂには、穴部６５ｂが形成されている。穴部６５ａ，６５ｂは、ロッカーアーム５５ａ，５５ｂ同士が対向する表面に形成されている。穴部６５ａ，６５ｂは、ロックピン６３およびスライダー６２が内部で移動できるように形成されている。穴部６５ａ，６５ｂは、ロックピン６３およびスライダー６２の外形に対応して形成されている。
穴部６５ａおよび穴部６５ｂは、ロッカーアーム５５ａ，５５ｂが、予め定められた揺動位置に配置されているときに互いに連通するように形成されている。本実施の形態における穴部６５ａ，６５ｂは、ロッカーアーム５５ａが吸気カム５２ａの円形部６１ａに当接し、更にロッカーアーム５５ｂが吸気カム５２ｂの円形部６１ａに当接しているときに、互いに位置が合って連通するように形成されている。
スライダー６２、ロックピン６３およびリターンスプリング６４は、穴部６５ａ，６５ｂの内部に配置されている。リターンスプリング６４は、スライダー６２を介して、ロックピン６３を油路６７の入口部に向けて押圧している。
ロッカーシャフト６０およびロッカーアーム５５ａの内部には、油路６７が形成されている。本実施の形態における弁駆動装置は、油路６７に作動油を供給する作動油供給装置を備える。作動油供給装置は、加圧された作動油を供給できるように形成されている。油路６７は、ロッカーシャフト６０およびロッカーアーム５５ａの内部を通って、穴部６５ａに作動油を供給するように形成されている。本実施の形態における作動油供給装置は、油路６７に接続されている油圧制御弁６８を含む。油圧制御弁６８は、穴部６５ａに供給する作動油の油圧を調整可能に形成されている。本実施の形態における作動油供給装置は、電子制御ユニット３０により制御されている（図１参照）。
図１８は、油圧制御弁６８の制御により、穴部６５ａに供給される作動油の油圧が低いときの状態を示している。この状態では、ロックピン６３は、矢印１１３に示すように、リターンスプリング６４の弾性力により押圧される。スライダー６２とロックピン６３との境界面が、ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとの間に形成される隙間に合致する。ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとは、互いに連結されていない状態である。このために、ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとは、互いに影響を受けずに独立して揺動することができる。
図１９に、本実施の形態における弁駆動装置のロッカーアームとロッカーアームを揺動させるためのロッカーシャフトとを切断したときの第２の概略断面図を示す。油圧制御弁６８を開くことにより、油路６７を介して穴部６５ａに高圧の作動油を供給することができる。穴部６５ａに供給される作動油の油圧による付勢力が、リターンスプリング６４による付勢力よりも大きくなることにより、スライダー６２およびロックピン６３が、穴部６５ｂの内部に向かって移動する。ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとの間の隙間部には、ロックピン６３が配置され、ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとが互いに連結される。ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとが一体的に揺動する。
このように、本実施の形態における弁駆動装置は、ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとを互いに独立して駆動したり、一体化して駆動したりすることができる。連結装置に供給する作動油の油圧を高くして、ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとを一体化することにより、実施の形態１における１つのロッカーアームを備える弁駆動装置と同様の装置になり、同様の機能を発揮することができる。
図１８を参照して、本実施の形態における弁駆動装置は、連結装置に供給する作動油の油圧を低くすることにより、ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとを独立して揺動させることができる。内燃機関の負荷が小さな運転状態では、燃焼室５における燃料の燃焼が安定しない場合がある。例えば、燃焼室５の内部に供給する混合気が少ない場合には、燃料の燃焼が安定しない場合がある。このような場合に、弁駆動装置のロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとを独立して駆動させる制御を行なう。さらに、可変バルブタイミング装置により、吸気弁７ａの開閉時期と吸気弁７ｂの開閉時期とを互いにずらす制御を行う。
図１６および図１８を参照して、ロッカーアーム５５ａとロッカーアーム５５ｂとを分離することにより、第１の吸気弁としての吸気弁７ａは、第１の吸気カムとしての吸気カム５２ａの作用により開閉され、第２の吸気弁としての吸気弁７ｂは、第２の吸気カムとしての吸気カム５２ｂの作用により開閉される。
図２０に、本実施の形態における運転制御の吸気弁の弁リフト量のグラフを示す。図２０は、２つのロッカーアーム５５ａ，５５ｂを分離した状態で、２つの吸気弁の開閉時期を互いにずらして運転したときの吸気弁のリフト量のグラフを示す。第２の吸気弁としての吸気弁７ｂの弁リフト量が直線で示されており、第１の吸気弁としての吸気弁７ａの弁リフト量が一点鎖線で示されている。図２０に示す運転制御では、吸気カム５２ｂと吸気カム５２ａとの位相差を最大にしている。すなわち、吸気弁の開閉時期のずれ量を最大にしている。本実施の形態における弁駆動装置は、ずれ量を最大にしたときにも、第２の吸気カムの同心円部により第２の吸気弁が開いている期間および第１の吸気カムの同心円部により第１の吸気弁が開いている期間が互いに重なるように形成されている。
第２の吸気カムとしての吸気カム５２ｂの作用により、第２の吸気弁としての吸気弁７ｂが始めに駆動する。この後に第１の吸気カムとしての吸気カム５２ａの作用により、第１の吸気弁としての吸気弁７ａが駆動する。本実施の形態においては、一方の弁が開いた後に他方の弁が開き、燃焼室において周方向の混合気の流れを形成することができる。すなわち、スワール流を形成することができる。このために、混合気を燃焼室内において十分に混合することができる。燃焼室に流入する空気または混合気が少ない場合においても、安定した燃焼を行なうことができる。また、本実施の形態の弁駆動装置においても、吸気カムの膨らみ部に同心円部が形成されているために、２つの弁が開いている期間を長くすることができて、吸気損失を小さくすることができる。
本実施の形態における連結装置は、オイルを供給する油路、リターンスプリングおよびロックピンを含むが、この形態に限られず、連結装置は、複数のロッカーアームを一体的に連結したり分離したりすることができれば、任意の構成を採用することができる。
その他の構成、作用および効果については、実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、請求の範囲に含まれる変更が意図されている。
【符号の説明】
【０００９】
１  機関本体
５  燃焼室
６  点火プラグ
７ａ，７ｂ  吸気弁
１７  スロットル弁
１８  吸入空気量検出器
３０  電子制御ユニット
４０  アクセルペダル
４１  負荷センサ
４２  クランク角センサ
５１  吸気カムシャフト
５２ａ，５２ｂ  吸気カム
５５，５５ａ，５５ｂ  ロッカーアーム
５７  延長部
５８ａ，５８ｂ  押圧部
６０  ロッカーシャフト
６１ａ  円形部
６１ｂ  カムノーズ部
６１ｃ  同心円部
６２  スライダー
６３  ロックピン
６４  リターンスプリング
６７  油路
７０  可変バルブタイミング装置
【図１】
2011111236.tif 000003
【図２】
2011111236.tif 000004
【図３】
2011111236.tif 000005
【図４】
2011111236.tif 000006
【図５】
2011111236.tif 000007
【図６】
2011111236.tif 000008
【図７】
2011111236.tif 000009
【図８】
2011111236.tif 000010
【図９】
2011111236.tif 000011
【図１０】
2011111236.tif 000012
【図１１】
2011111236.tif 000013
【図１２】
2011111236.tif 000014
【図１３】
2011111236.tif 000015
【図１４】
2011111236.tif 000016
【図１５】
2011111236.tif 000017
【図１６】
2011111236.tif 000018
【図１７】
2011111236.tif 000019
【図１８】
2011111236.tif 000020
【図１９】
2011111236.tif 000021
【図２０】
2011111236.tif 000022
【国際調査報告】
2011111236.tif 000023
2011111236.tif 000024
2011111236.tif 000025
2011111236.tif 000026